青少年不可不知的1000個文化曆史常識

第七節 天文名詞

　　天文學家

　　阿裏斯塔恰斯（約公元前200年）：希臘人，日心說的提倡者。

　　喜帕恰斯（約公元前100年）：希臘人，古代最偉大的天文學家。

　　托勒密（約公元100年）：希臘人，在他著名的天文專著《大綜合論》中，論述了喜帕恰斯的研究工作。

　　哥白尼（1473～1543年）：波蘭天文學家，日心說（即“地動說”）的創立人。

　　第穀·布拉赫（1546～1601年）：丹麥人，傑出的天文觀察家。

　　伽利略（1564～1642年）：意大利科學家，於1609年製造出一架望遠鏡，成為第一個使用這種儀器的偉大天文觀察家。

　　開普勒（1571～1630年）：法國人，第穀·布拉赫的助手，發現了行星運動定律，其中第一條定律指出行星沿著橢圓軌道繞太陽運行。

　　牛頓（1642～1727年）：傑出的英國科學家和數學家，提出萬有引力定律，解釋為什麽天體會運動，並計算出它們的軌道。

　　哈雷（1656～1742年）：曾任第二任英

　　國皇家天文台台長，以研究彗星而著名。他指出哈雷彗星（科學家們後來以他的名字來命名）以前曾按一定時間間隔規律出現過許多次。

　　愛因斯坦（1879～1955年）：美國物理學家和數學家。他的相對論使許多天文學概念產生了變化。

　　洛厄爾（1885～1916年）：美國人，預言太陽係存在著第九顆行星——冥王星。

　　哈勃（1899～1953年）：美國人，研究銀河係外宇宙空間的先驅。

　　北鬥七星

　　北麵天空中的著名星座大熊星座由七顆較亮的恒星組成，它們在天空排列成勺狀，所以稱為北鬥，也叫北鬥七星。

　　北鬥七星從鬥身上端開始，到鬥柄的末尾，分為7個部分，我國古代把它們分別稱作天樞、天璿、天璣、天權、玉衡、開陽、搖光。季節不同，北鬥七星在天空中的位置也有所不同。因此，我國古代根據它的位置來確定季節：“鬥柄東指，天下皆春；鬥柄南指，天下皆夏；鬥柄西指，天下皆秋；鬥柄北指，天下皆冬。”

　　七星中，最亮的是“玉衡”，最暗的是“天權”。北鬥星始終做著緩慢的相對運動，其中五顆星基本以相同的速度朝著一個方向運動，而“天樞”和“搖光”則反方向運動。經過漫長的宇宙變遷，北鬥星的形狀會發生變化。

　　人造衛星的由來

　　1957年10月4日，前蘇聯發射了世界上第一顆人造衛星，並宣布成功地把世界上第一顆繞地球運行的人造衛星送入軌道。美國官員宣稱，他們不僅因前蘇聯首先成功地發射衛星感到震驚，而且對這顆衛星的體積之大感到驚訝。這顆衛星重83千克，比美國準備在第二年初發射的衛星重8倍。

　　前蘇聯宣布說，這顆衛星的球體直徑為55厘米，繞地球一周需1小時35分，距地麵的最大高度為900千米，用兩個頻道連續發送信號。由於運行軌道和赤道成65度夾角，因此它每日可兩次在莫斯科上空通過。蘇聯對發射這顆衛星的火箭沒做詳細報道，不過曾提到它以每秒8千米的速度離開地麵。他們說，這次發射開辟了星際航行的道路。

　　宇宙大爆炸理論

　　（big-—bang cosmology）現代宇宙係中最有影響的一種學說，又稱大爆炸宇宙學。與其他宇宙模型相比，它能說明較多的觀測事實。它的主要觀點是認為我們的宇宙曾有一段從熱到冷的演化史。在這個時期裏，宇宙體係並不是靜止的，而是在不斷地膨脹，使物質密度從密到稀地演化。這一從熱到冷、從密到稀的過程如同一次規模巨大的爆發。根據大爆炸宇宙學的觀點，大爆炸的整個過程是：在宇宙的早期，溫度極高，在100億度以上。物質密度也相當大，整個宇宙體係達到平衡。宇宙間隻有中子、質子、電子、光子和中微子等一些基本粒子形態的物質。但是因為整個體係在不斷膨脹，結果溫度很快下降。當溫度降到10億度左右時，中子開始失去自由存在的條件，它要麽發生衰變，要麽與質子結合成重氫、氦等元素；化學元素就是從這一時期開始形成的。溫度進一步下降到100萬度後，早期形成化學元素的過程結束（見元素合成理論）。宇宙間的物質主要是質子、電子、光子和一些比較輕的原子核。當溫度降到幾千度時，輻射減退，宇宙間主要是氣態物質，氣體逐漸凝聚成氣雲，再進一步形成各種各樣的恒星體係，成為我們今天看到的宇宙。大爆炸模型能統一地說明以下幾個觀測事實：

　　（1）大爆炸理論主張所有恒星都是在溫度下降後產生的，因而任何天體的年齡都應比自溫度下降至今天這一段時間為短，即應小於200億年。各種天體年齡的測量證明了這一點。

　　（2）觀測到河外天體有係統性的譜線紅移，而且紅移與距離大體成正比。如果用多普勒效應來解釋，那麽紅移就是宇宙膨脹的反映。

　　（3）在各種不同天體上，氦豐度相當大，而且大都是30%。用恒星核反應機製不足以說明為什麽有如此多的氦。而根據大爆炸理論，早期溫度很高，產生氦的效率也很高，則可以說明這一事實。

　　（4）根據宇宙膨脹速度以及氦豐度等，可以具體計算宇宙每一曆史時期的溫度。大爆炸理論的創始人之一伽莫夫曾預言，今天的宇宙已經很冷，隻有絕對溫度幾度。1965年，果然在微波波段上探測到具有熱輻射譜的微波背景輻射，溫度約為3K。

　　宇宙有多大

　　在18世紀人們的眼裏，宇宙還隻是太陽係。隨著科學技術的發展，人們認識到：太陽也隻是天空中數以萬計的恒星中的一顆。於是，人們心目中的宇宙開始逐漸擴展到了銀河係。近代，人們的認識範圍逐漸擴大，人們心目中的宇宙已不再是銀河係。人類已經認識到：在銀河係以外，還有許多河外星係的存在。十幾個或幾十個星係一起組成星係群。成百上千個星係則組成更高一級的星係組織——星係團。北冕星座是有一個包含著400個星係的星係團，離我們更遠，光從那裏照射到我們地球，需要整整7億年之久。這樣的一個個星係團共同組成了我們的總星係。人們都說“宇宙廣闊無垠”，那麽，宇宙究竟有多大呢？

　　牛頓的“箱子宇宙”

　　從哲學角度上說，宇宙不光在空間上是無限的，在時間上也是無限的。“天地四方曰宇，古往今來曰宙”。正因為宇宙在時間上和空間上的無限，才使得宇宙能夠作為一個統一的整體而存在。德國大哲學家康德曾提出著名的時空悖論，強調人們關於宇宙有限與無限的理解必然存在著矛盾。古典力學創立者牛頓設想：宇宙像一個無邊界的大箱子，無數恒星均勻地分布在這個既無限又空虛的箱子裏，靠萬有引力聯係著。他的觀點引出了有名的“光度怪論”（即“奧爾伯斯佯謬”）：如果宇宙真是無限的，恒星又是均勻地分布著，那麽夜晚的天空將會變得無限明亮！

　　宇宙到底是什麽樣子

　　宇宙到底是什麽樣子？英國物理學家斯蒂芬·霍金的觀點比較讓人容易接受：宇宙有限而無界，隻不過比地球多了幾維。比如，我們的地球就是有限而無界的。在地球上，無論從南極走到北極，還是從北極走到南極，你始終不可能找到地球的邊界，但你不能由此認為地球是無限的。實際上，我們都知道地球是有限的。

　　地球如此，宇宙亦是如此。怎麽理解宇宙比地球多了幾維呢？舉例來說：一個小球沿地麵滾動並掉進一個小洞中。在我們看來，小球是存在的，它還在洞裏麵，而對於一個假設的“二維”世界的動物來說，它得出的結論就會是：小球已經不存在了！它消失了。為什麽會得出這樣的結論呢？因為它生活在“二維”世界裏，對“三維”世界是無法清楚認識的。同樣的道理，我們人類生活在“三維”世界裏，對於比我們多幾維的宇宙，也是很難理解清楚的。

　　愛因斯坦的“有限宇宙球”

　　相對論大師愛因斯坦，於1917年提出了有限宇宙的模型，“把宇宙看作是一個在空間尺度方麵有限閉合的連續區”，並從宇宙物質均勻分布的前提出發，在數學上建立一個前所未有的“無界而有限”、“有限而閉合”的“四維連續體”，即一個封閉的宇宙。根據愛因斯坦提供的“宇宙球”模型推想，在宇宙任意一點上發出的光，都將會沿著時空曲麵在100億年後返回它的出發點。人類目前的認識，實際上是把宇宙作為在時間上有起點，在空間上有限度的想像模型來對待的。

　　地球知識

　　地球是距太陽第三顆，也是第五大行星：

　　軌道半徑：149600000千米

　　（離太陽1.00天文單位）

　　行星直徑：12756.3千米

　　質量：5.9736e24千克

　　地球是唯一一個不是從希臘或羅馬神話中得到的名字。Earth一詞來自於古英語及日耳曼語。這裏當然有許多其他語言的命名。在羅馬神話中，地球女神叫Tellus-肥沃的土地（希臘語：Gaia，亥亞，大地母親）直到16世紀哥白尼時代人們才明白地球隻是一顆行星。

　　地球，當然不需要飛行器即可被觀測，然而我們直到20世紀才有了整個行星的地圖。在空間拍攝的地球照片有很高價值；它們大大幫助了氣象預報及暴風雨跟蹤預報。而且這些圖片都非常漂亮！

　　地球由於不同的化學成分與地震性質被分為不同的岩層（深度——千米）：

　　0-40地殼

　　2700-2890D“layer-D”層

　　40-400Upper mantle-上地幔

　　2890-5150Outer core-外核

　　400-650Transition region-過渡區域

　　5150-6378Inner core-內核

　　650-2700Lower mantle-下地幔

　　地球生命的起源

　　關於地球生命的起源，有一種說法認為原始生命是原始地球上產生的。進化論學派生物學家認為，35億年前岩石形成時期的一種單細胞細菌是人類的祖先。這種原始生物的構造也相當複雜：它擁有DNA和BNA兩種基因，並由蛋白質、脂類和其他成分組成。人們懷疑在這種原始生物出現以前，另有一種構造更簡單的生物存在。1953年，美國大學生唐來·米勒的實驗證明，生命的單位氨基酸能從幾種簡單的化合物中得到，從而使生命的“地球產生說”幾乎成了定論。但近15年的研究發現原始大氣不是還原型的。米勒的實驗很難合成生命的基本素材——氨基酸。所以，這一說法受到了質疑。

　　隕石與生命

　　另一些科學家認為生命來自星際空間，原因是在月球表麵或火星的火山口，都可以找到不少有機合成物。早在19世紀初，人們已在隕石上找到了有機分子，它們是有機合成物誕生的重要因素，這種觀點認為：地球生命來源於宇宙，隕石是載著生命種子的星際“飛船”，地球上最初的生命就是由隕石送來的。不過，持原始生命產生於地球本身觀點的科學家們認為，這些星體上的有機物，遷居地球的機會絕無僅有，因為它們降落到地球時，產生的高溫足以把整個海洋蒸幹，令地球成為不毛之地，任何生物都無法在其上生存。

　　彗星與生命

　　彗星是一種很特殊的星體，與生命的起源可能有著重要的聯係。彗星中含有很多氣體和揮發成分，根據光譜分析，主要是C2、CN、C3，另外還有OH、NH、NH2、CH、Na、C、O等原子和原子團。這說明彗星中富含有機分子。許多科學家注意到了這個現象。也許，生命起源於彗星！1990年，科學家們對白堊紀——第三紀界線附近地層的有機塵埃作了這樣的解釋：一顆或幾顆彗星掠過地球，留下的氨基酸形成了這種有機塵埃，並由此指出，在地球形成早期，彗星也可能以這種方式將有機物質像下小雨一樣灑落在地球上——這就是地球上的生命之源。

　　黏土礦物與生命

　　黏土礦物這種地球上最常見的物質是最初的生命物質，這一說法已不再是西方的聖經故事和中國的神話傳說，而是新的科學研究成果。黏土礦物是一種微小的晶體。科學家們發現，黏土礦物晶體中存在一種有趣的缺陷結構，這種結構可以保存相當多的信息，從而決定晶體生長的取向和結構。因此，對於諸如屬於“低技術”的催化劑和膜等原始控製結構來說，這些無機晶體作為一種構造物質要比大的有機分子更為合適。